登录

  • 登录
  • 忘记密码?点击找回

注册

  • 获取手机验证码 60
  • 注册

找回密码

  • 获取手机验证码60
  • 找回
毕业论文网 > 开题报告 > 理工学类 > 应用物理 > 正文

锂离子电池的原位透射电镜研究开题报告

 2020-04-23 19:54:41  

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着经济全球化的进程和经济的高速发展,寻找新的储能装置是新能源相关领域的研究重点。可充电锂离子电池具有高比容量,寿命长,体积小,质量轻,储量丰富,无污染等优点受到广泛关注。

近年来,锂离子正负极材料,电解质材料得到广泛的研究。锂离子负极材料分为嵌入型负极材料,合金化型负极材料和转化型负极材料。嵌入型电极材料:碳材料具有电化学稳定,锂化过程结构退化小,廉价等优点,但能量密度低,循环效率低;二氧化钛具有化学稳定,廉价,储量丰富,无毒,锂化过程体积改变小等优点;石墨烯也是很好的嵌入型电极材料。合金化型电极材料:合金化型电极材料如:硅,锗,锡,二氧化锡等材料具有比容量高等优点,但锂化过程中体积改变大,可能破裂,导致循环次数少;材料外面镀膜可以改善材料性能,如si-void@siox的体积膨胀减小,循环能力增强。转化型电极材料:过度金属元素的氧化物,硫化物比容量高,但库伦效率低,电压滞后,体积膨胀大。

正极材料的研究稍滞后于负极材料,根据正极材料的结构特点分为三种:即层状结构材料lim(m=ni,co,mn),具有尖晶石结构的锰酸锂材料lim;具有橄榄结构的limp (m=mn,co,ni)层状结构材料limn理论容量高,能量密度高,无毒,成本低,但充放电过程中结构改变,可逆容量降低。参入其他结构稳定的元素能改善材料性能。锰酸锂材料环境友好,资源丰富,热稳定性高但高温下循环能力差。橄榄结构材料lifep循环性能稳定,安全性高是锂离子电池正极材料的研究热点。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

2. 研究的基本内容与方案

基本内容:组装锂离子电池并观察其充放电过程

目标:组装好锂离子电池,电池能正常完成充放电过程,并在原位透射电子显微镜下观察到观察电极材料的锂化和脱锂过程,探究锂离子电池的锂化和脱离机制,为电极材料的开发与应用提供依据和方向。

拟采用的技术方案及措施:采用过度金属氧化物作为电池负极,lip溶于有机溶剂中作为电解质,nca作为电池正极。用扫描电镜在样品表面找到要制作 tem 样品的区域,用聚焦离子束在该区域沉积出 1μm 厚、2μm 宽的c保护层。在保护层上下区域用离子束挖出凹槽,形成薄片。然后再改变样品倾角将底部和一个侧边切开,将纳米操作手插入,用pt 沉积方法将机械手和薄片连接起来,再将另一边切断,即可将样品提取出来。再将该薄片用pt 连接到铜网上,进行最终减薄。样品制作好后,用聚焦离子束组装电池。再将样品放到原位透射电子显微镜中进行实时监测,拍下电极材料在充放电过程不同时刻的形貌图,并选取部分时刻拍摄电子衍射图用于分析电极的锂化和脱锂机制。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

3. 研究计划与安排

第1-4周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需样品,设备的操作。确定方案,完成开题报告。

第5-第5-6周:利用聚焦离子束组装锂离子电池。

第7-第7-10周:利用透射电镜原位观察锂离子电池的充放电过程。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

4. 参考文献(12篇以上)

4、参考文献

[1]Liu,Nian;Wu, Hui; McDowell, Matthew T.AYolk-Shell Design for Stabilized and Scalable Li-Ion Battery Alloyanodes.Nano Letters. 12(6),3315-3321(2012)

[2]Kim, Chanhoon; Jung, Ji-Won; Yoon, Ki Ro.A High-Capacityand Long-Cycle-Life Lithium-Ion Battery Anode Architecture: Silver Nanoparticle-DecoratedSnO2/NiO Nanotubes.ACS NANO.10(12),11317-11326(2016)

[3]Shang, Tongtong; Wen, Yuren; Xiao, Dongdong.Atomic-Scale Monitoring of Electrode Materials in Lithium-Ion Batteriesusing In Situ Transmission Electron Microscopy. ADVANCED ENERGY MATERIALS.7(23),1700709(2017)

[4]Yuan, Yifei; Amine, Khalil; Lu, Jun .Understandingmaterials challenges for rechargeable ion batteries with in situ transmissionelectron microscopy.nature communications.8,15806(2017)

[5]Ma, Cheng; Cheng, Yongqiang; Yin, Kuibo .InterfacialStability of Li Metal–Solid Electrolyte Elucidated via in Situ Electron Microscopy.NANOletters.16(11),7030-7036(2016)

[6]Liu, Xiao Hua; Wang, Jiang Wei; Huang, Shan.In situ atomic scale imaging of electrochemical lithiation of silicon.naturenanotechnology.7(11),746-756(2012)

[7]Zou, Rujia; Cui, Zhe; Liu, Qian.In situtransmission electron microscopy study of individual nanostructures duringlithiation and delithiation processes. Journal Materials ChemistryA.5(38),20072-20094(2017)

[8] Yuan, Yifei; Nie, Anmin; Odegard, Gregory M.Asynchronous Crystal Cell Expansion during Lithiation of K #8209;Stabilized α#8209;MnO2.NANOletters.15(5),2998-2007(2015)

[9]李泓.锂离子电池基础科学问题(XV)——总结和展望. 储能科学与技术.2015(03),306-318

[10] 夏兰,李素丽,艾新平,杨汉西.锂离子电池的安全性技术化学进展.2011(Z1),328-335

[11] 张临超,陈春华.锂离子电池电极材料选择.化学进展.2011(Z1),275-283

[12] 闫金定.锂离子电池发展现状及其前景分析.航空学报.2014(10),2767-2775.

[13] 曹胜先.锂离子电池隔膜研究与发展现状.2013(08),94-97.

[14] 罗飞,褚赓,黄杰,孙洋,李泓.锂离子电池基础科学问题(Ⅷ) ——负极材料.储能科学与技术。2014(06),146-163.

[15] 郭红霞,乔月纯,穆培振.锂离子电池正极材料研究与应用进展.无机盐工业.2016(03),48-51

[16]韩伟,肖思群.聚焦离子束(FIB)及其应用,中国材料进展.2016(12),716-727

剩余内容已隐藏,您需要先支付 5元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

微信号:bysjorg

Copyright © 2010-2022 毕业论文网 站点地图